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虚增像素功能的DC“插值陷阱”

 行者无忌图书馆 2012-05-28
 
 
 
“插值陷阱”虚增像素功能的DC全透视


  “我被插值骗了”经常看到一些朋友因为对数码相机不熟悉而被经销商欺骗的事情。下面就是一封读者来信的节选。
  “编辑你好,我叫陈xx,是北京的一名普通消费者。前不久去逛中关村的时候看见xx厂在做数码相机促销,其中一款200万像素的数码相机不光外观小巧可爱,价格也才400多元。我当时禁不住促销小姐的鼓动一时冲动买了一台,可是买了回来发现那破液晶屏模糊不说(想想就几百块钱的东西也就认了),拿着拍出来的照片到数码冲印店去冲洗,人家说根本就冲不出满足我要求的照片,咨询了对数码相机比较熟悉的朋友才知道该相机根本就不是200万像素的,是130万像素插值上去的。你说,这不是骗人吗……?”这样的投诉信多了,小编才发现原来已经有很多的经销商盯上了插值这个概念。去市场看看,笔者发现有不少的数码相机厂商都存在着偷换概念的事情。
  某品牌数码相机在销售它们的产品时,产品像素实际为130万像素,但产品宣传标注为“210万像素(插值)xx数码相机”。而在产品介绍一栏中,则已经偷换概念,将“插值”一词省略,明确写着:“xx是一款面向家庭和网络发烧友用户的200万像素级数码相机,照片下载到电脑后分辨率高达1747×1343。内置16MB内存,可存储160张数码照片。”另外还有不少相机的产品介绍都在显著的位置注明:最大像素值:210万像素(插值),而对于数码相机的实际分辨率却没有明确标出。这肯定会给普通消费者造成消费误导,认为自己可以花比较少的钱买到较高像素的相机,其实这只能说是商家有意无意所造成的一个产品推广的卖点。看来,在入门级市场上,不明就里的消费者已经深深陷入了经销商的“插值陷阱”。好,现在就让我们来看看插值到底是何方神圣。
【插值的前世】“插值”最初是电脑的术语,现在引用到数码图像的处理上。即图像放大时,像素也相应地增加,增加的过程就是“插值”程序自动选择信息较好的像素作为增加的像素,而并非只使用临近的像素,所以在放大图像时,图像看上去会比较平滑、干净。不过需要说明的是插值并不能增加图像信息。通俗地讲插值的效果实际就是给一杯香浓的咖啡兑了一些白开水。

  ★ 常见的插值方法及其原理

  1. 最临近像素插值:图像出现了马赛克和锯齿等明显走样的原因。不过最临近插值法的优点就是速度快。
  2. 线性插值(Linear):线性插值速度稍微要慢一点,但效果要好不少。所以线性插值是个不错的折中办法。
  3. 其他插值方法:立方插值样条插值等等,它们的目的是试图让插值的曲线显得更平滑,为了达到这个目的,它们不得不利用到周围若干范围内的点,不过计算量显然要比前两种大许多。
  在以上的基础上,有的软件还发展了更复杂的改进的插值方式譬如S-SPline、Turbo Photo等。它们的目的就是使边缘的表现更完美
【软件插值】用ACD See看图软件,打开一幅图片,点窗口上方菜单栏中的“修改”、“调整大小”,然后在右侧的编辑框中自己调整“像素”中的宽度和高度,最后点完成即可。不要放的过大,软件的处理毕竟是有限的,太大马赛克就出现了。
另外宽度和高度是要标准的,下面就是参考标准。《数码照片与分辨率的关系》
500万像素 有效4915200,像素2560X1920。可冲洗照片尺寸17X13,对角线21英寸
400万像素 有效3871488,像素2272X1704。可冲洗照片尺寸15X11,对角线19英寸
300万像素 有效3145728,像素2048X1536。可冲洗照片尺寸14X10,对角线17英寸
200万像素 有效1920000,像素1600X1200。可冲洗照片尺寸11X8,对角线13英寸
130万像素 有效1228800,像素1280X960。可冲洗照片尺寸9X6,对角线11英寸
  80万像素 有效786432,像素1024X768。可冲洗照片尺寸7X5,对角线9英寸
  50万像素 有效480000,像素800X600。可冲洗照片尺寸5X4,对角线7英寸
  30万像素 有效307200,像素640X480。可冲洗照片尺寸4X3,对角线5英寸
 
        把小图片放大其实无论是Photoshop、Acdsee其他图像处理软件、以及一些放大图像的“专用软件”,包括数码相机的“数码变焦”,采用的都是“插值”方法来放大图像,不同的只是“插值”的算法。插值(interpolation)是图像重新分布像素时所用的运算方法,也是决定中间值的一个数学过程。在重新取样时,Photoshop会使用多种复杂方法来保留原始图像的品质和细节。

  Photoshop的“插值”有哪些算法?

  我们如果想在Photoshop中改变图像大小,执行“图像>图像大小”命令,在“图像大小”对话框中可以设定改变该图像大小时所用的“插值”方式。 

 

  “重定图像像素”后面的选项即是不同的插值算法选项

  下面我们用一个实例来说明。

  下图分别是跳跳虎原图(注意这里我们选用了一张像素图),以及采用不同插值算法放大到原图200%的效果。

  “邻近”的计算方法速度快但不精确,适用于需要保留硬边缘的图像,如像素图的缩放。大家可以看到像素图的特征保持得很好。

  “两次线性”的插值方法用于中等品质的图像运算,速度较快。

  “两次立方”的插值方法可以使图像的边缘得到最平滑的色调层次,但速度较慢。

  “两次立方(较平滑)”在两次立方的基础上,适用于放大图像。

  “两次立方(较锐利)”在两次立方的基础上,适用于图像的缩小,用以保留更多在重新取样后的图像细节。

  如果我们想对图像的“插值”选项进行预设,可以选择Photoshop的菜单“编辑>首选项>常规”,设置图像“插值”预设,设定完成后,图像使用“自由变换”命令放大或缩小,都会使用预设的“插值”方式。

  ★ 评断插值结果的好坏

第一个标准:走样现象的轻重。放大图像的时候,要看边缘是否产生了锯齿,缩小图像的时候,看看是否有干扰条纹,边缘是否平顺。
第二个标准:边缘是否清晰?同样贴两个例子,左边是差的算法,右边是好的算法(如图1)。

第三个标准:过渡带的层次感细节感怎么样?贴两个例子,左边是差的算法,右边是好的算法(如图2)。

  插值的今生★ 是否有必要购买插值数码相机

  看了上面的原理介绍,相信大家应该已经了解了插值实际上就是一种技术,它能给我们的照片信息提供一些美化和提高,但是这样的技术提升是有限制的,使用320×240分辨率的相机是不可能代替百万像素的数码相机的,虽然我们可以使用Photoshop将分辨率为320×240的照片放大成1280×960,但它的照片真实信息仍然只有320×240。其余增加的可都是“白开水”。

★“打肿脸充胖子”的插值

  笔者建议大家最好不要过于指望相机的插值功能,其实使用Photoshop的插值效果远远要比数码相机的插值效果好。有以下三个原因:

  1. Photoshop是一款专业的图像处理软件。
  2. 如果使用数码相机的插值将图像放大,事实上并没有增加图像信息,只增大了图像存储所需的空间,这不是白白浪费存储卡吗?
  3. 不使用插值功能,数码相机的反应速度会快很多。

  插值其实是目前相当多数码相机都采用的方法,比如富士、明基等国内一些数码相机厂商都在采用这种技术。不过正规的厂商一般都会明确地告诉用户自己的真实像素。但是如果厂商在做广告宣传时,宣称自己的相机为130万像素,可以通过插值技术提升到200万像素,这对于非专业的普通消费者来说,绝对是一种误导,即认为自己只花了130万像素档次的数码相机的钱,却买到了200万像素的产品。对于商家,尤其是产品主要面对低端非专业消费者的国内厂商,这种插值分辨率的提法肯定是一个增强自己产品竞争力的卖点。
         佳能相机500D \ 550D \60D ,三款机型的CMOS尺寸完全一样,都是22.3×14.9mm的CMOS,但是三款相机的像素却大不相同;500D是1510万,550D和60D都是1800万;这里的1800万就是在1510万基础上再加入300万像素插值而得到的。事实上,22.3×14.9mm的CMOS,它所能的原生像素只有1240万,因为在22.3×14.9mm这个面积上,32纳米光刻机目前最多刻到1240万个像素点。1/2.3英寸CCD有1080万的绝对像素,有效像素是1020万,通常扩展插值像素为1240万-1400万。在相同的感光元件面积的情况下,像素过高,反而会导致成像不清晰,随着高像素电子成像器件和大规模图像运算电路的的普及,插值这一做法将逐渐淡出市场。

  ★ 如何判断数码相机最高像素值是插值得来的
  这一定是大家最关心的问题了,可以这样说,如果没有专业工具,商家也没有说明的话,普通的消费者是无从分辨自己拍的照片是不是插值而来的。也许有朋友会问不是可以拍照来测试照片所占空间的容量吗?没有错,这是一个检测图像的手段,但绝对不是一个检测数码相机的照片是否插值得来的方法。这是因为不同厂商采用不同的JPEG的压缩比例来存储,而且拍照时又分为Fine/Normal/Basic三种品质,对照片最后所占空间影响很大。对于你的置疑,经销商可以直接以产品压缩设置过低等借口巧妙将因插值得到的照片搪塞过去,所以在对比照片所占空间的容量上来求证像素是否插值而来并不可行。所以大家在选购之前一定要全面了解产品,以免落入奸商之手。大品牌的插值一般比较少。山寨机插值就比较大了。插值可以得到中间的色彩,不能无中生有产出细节,插值到500W和实际500W的机子拍出来的照片绝对不一样,还是后者好。
           插值像素是在原始像素基础上通过运算原始像素数据,模拟原始像素在其周围插入类似色相像素以扩大图片总体像素。比如其CCD是1/2.33寸的本来基本容纳500W像素已经很多了,但是现在通过数据运算处理,通过插值类似像素使1/2.33寸的CCD上可以得到总共1400W像素,可以想象一下渗了自来水的白酒算不算原来的佳酿一个道理。
 

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